Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности
Проведен анализ технологий производства чугуна по технико-экономическим и экологическим показателям с целью максимально выгодного использования инвестиционных возможностей. Расчет материальных балансов проводился с помощью метода Рамма для доменного производства, комплекса Finex и модели, ранее разр...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2017
|
| Назва видання: | Металл и литье Украины |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163148 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности / В.И. Шатоха, С.А. Cеменко // Металл и литье Украины. — 2017. — № 4-5 (287-288). — С. 30-34. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-163148 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1631482020-01-26T01:25:58Z Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности Шатоха, В.И. Cеменко, С.А. Проведен анализ технологий производства чугуна по технико-экономическим и экологическим показателям с целью максимально выгодного использования инвестиционных возможностей. Расчет материальных балансов проводился с помощью метода Рамма для доменного производства, комплекса Finex и модели, ранее разработанной для процесса Ромелт для расчета баланса технологии HIsarna. Результаты данного расчета возможно использовать при выборе и приоритизации новых технологических решений для существенной модернизации отечественной металлургической отрасли. Проведено аналіз технологій виробництва чавуну за техніко-економічними та екологічними показниками з ціллю максимально вигідного використання інвестиційних можливостей. Розрахунок матеріальних балансів проводився за допомогою методу Рамма для доменного виробництва та комплексу Finex, а також моделі, раніше розробленої для процесу Ромелт для розрахунку балансу технології HIsarna. Результати даної статі можливо використовувати при виборі та пріоритизації нових технологічних рішень для істотної модернізації вітчизняної металургійної галузі. It was conducted the analysis of technologies of pig iron production on economic and environmental indicators for the purpose of the most beneficial use of investment opportunities. The calculation of material balances was performed using the method of Ramm for domain process and Finex complex, HIsarna process was calculated using a previously developed model for the Romelt process. The results of this article may be used for the selection and prioritization of new technological solutions for the significant modernization of domestic steel industry. 2017 Article Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности / В.И. Шатоха, С.А. Cеменко // Металл и литье Украины. — 2017. — № 4-5 (287-288). — С. 30-34. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163148 669.162.266 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Проведен анализ технологий производства чугуна по технико-экономическим и экологическим показателям с целью максимально выгодного использования инвестиционных возможностей. Расчет материальных балансов проводился с помощью метода Рамма для доменного производства, комплекса Finex и модели, ранее разработанной для процесса Ромелт для расчета баланса технологии HIsarna. Результаты данного расчета возможно использовать при выборе и приоритизации новых технологических решений для существенной модернизации отечественной металлургической отрасли. |
| format |
Article |
| author |
Шатоха, В.И. Cеменко, С.А. |
| spellingShingle |
Шатоха, В.И. Cеменко, С.А. Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности Металл и литье Украины |
| author_facet |
Шатоха, В.И. Cеменко, С.А. |
| author_sort |
Шатоха, В.И. |
| title |
Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности |
| title_short |
Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности |
| title_full |
Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности |
| title_fullStr |
Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности |
| title_full_unstemmed |
Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности |
| title_sort |
приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163148 |
| citation_txt |
Приоритизация технологических решений для модернизации отечественной металлургической промышленности / В.И. Шатоха, С.А. Cеменко // Металл и литье Украины. — 2017. — № 4-5 (287-288). — С. 30-34. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT šatohavi prioritizaciâtehnologičeskihrešenijdlâmodernizaciiotečestvennojmetallurgičeskojpromyšlennosti AT cemenkosa prioritizaciâtehnologičeskihrešenijdlâmodernizaciiotečestvennojmetallurgičeskojpromyšlennosti |
| first_indexed |
2025-07-14T15:42:01Z |
| last_indexed |
2025-07-14T15:42:01Z |
| _version_ |
1837637537249624064 |
| fulltext |
30 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4-5 (287-288) ’2017
Технологическая схема производства чугуна – до-
менная печь + аглофабрика + коксохим
Рис. 1.
Следует отметить, что в статье затрат «общеза-
водские расходы» включены расходы по переделу,
постоянные и переменные затраты.
Результаты расчета калькуляции доменного про-
цесса приведены в табл. 1.
Для технологии вдувания ПУТ принимаем, что ко-
эффициент замены кокса равен 1,1 кг ПУТ/кг кокса [2].
Рассчитаем экономический эффект от внедрения
технологии ПУТ в доменном производстве по фор-
муле (1):
где P – прибыль; C – себестоимость производимого
чугуна, грн; Pc/t – рыночная стоимость кокса, необхо-
димого на выплавку 1 т чугуна, грн; P
c
– рыночная
стоимость 1 т кокса; А – количество ПУТ которое по-
дается в доменную печь, в расчете на 1 т чугуна; Ppc –
стоимость ПУТ, которое подается в доменную печь
на 1 т чугуна;
6330,43 - 1508,9 + 365 = 5186,53 грн.
При подаче 170 кг пылеугольного топлива, сред-
няя стоимость которого составляет 2150 грн/т, расход
П
остановка вопроса. Эффективность внедре-
ния новых технологических решений является
важным вопросом при ограничении инвести-
ционных возможностей. На 2017 год амортиза-
ционный уровень агло-коксо-доменного комплек-
са Украины достиг 90 %, поэтому существенное
обновление основных фондов является лишь во-
просом времени. Разрабатываются новые техноло-
гические агрегаты для получения чугуна, которые
исключают стадию подготовки сырья для подачи
в плавильный агрегат и существенно уменьшают
себестоимость готового продукта, но большинство
этих способов только готовятся к коммерциализа-
ции. Исходя из этого, в открытых источниках отсут-
ствует информация относительно точного состава
шихтовых материалов и сопутствующих затрат, что
не позволяет просчитать технико-экономические
показатели производства.
В связи с этим, было проведено исследование
расчета материального баланса шихтовых матери-
алов не коммерциализированных процессов для
последующего вычисления технико-экономических
показателей производства, а именно калькуляции
себестоимости. Для обеспечения экологической без-
опасности производства в контексте выбросов СО2,
рассчитаны выбросы парниковых газов для каждой
технологии производства чугуна.
Методика проведения исследования. Расчет ма-
териального баланса процессов выплавки чугуна
производился по методу Рамма для доменной печи и
комплекса Finex. Аналогичный расчет для процесса
жидкофазного восстановления HIsarna рассчитан с
помощью модифицированного метода Рамма, ранее
разработанного для процесса Ромелт [1].
В этом разделе рассматриваются две принципи-
ально разные схемы производства чугуна – домен-
ная печь + агломерационная фабрика + коксохими-
ческое производство (рис. 1), комплексы HIsarna и
Finex, которые не требуют дополнительной подготов-
ки сырья (рис. 2).
УДК 669.162.266
В. И. Шатоха, С. А. Семенко
Национальная металлургическая академия Украины, Днепр
Приоритизация технологических решений для
модернизации отечественной металлургической
промышленности
Проведен анализ технологий производства чугуна по технико-экономическим и экологическим показателям
с целью максимально выгодного использования инвестиционных возможностей. Расчет материальных
балансов проводился с помощью метода Рамма для доменного производства, комплекса Finex и модели, ранее
разработанной для процесса Ромелт для расчета баланса технологии HIsarna. Результаты данного расчета
возможно использовать при выборе и приоритизации новых технологических решений для существенной
модернизации отечественной металлургической отрасли.
Ключевые слова: жидкофазное восстановление, модернизация, экологическая безопасность, парниковые
газы, калькуляция.
(1)Pc/t Pc Ppc
31МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4-5 (287-288) ’2017
ционный уровень доменных печей Украины превы-
шает 90 %.
Расчет материального и теплового баланса
комплекса Finex происходил с помощью метода
Рамма. В качестве топлива в расчете использу-
ется каменный уголь марки Т. Следует отметить,
что расчет калькуляции себестоимости чугуна,
произведенного в комплексе Finex без расчета
производства электроэнергии, является недосто-
верным, так как данная технология разрабатыва-
лась не только для производства чугуна, но и для
генерации электроэнергии с прореагировавшего
газа (Finex off gas). Производительность агрегата
составляет 2 млн. т чугуна в год. Результаты пред-
ставлены в табл. 2.
Рассчитаем экономический эффект от производ-
ства электроэнергии в комплексе Finex. На январь
кокса уменьшится на 187 кг, уровень инвестиционных
потребностей на внедрение для печи полезным объ-
емом 2000 м3 в среднем составляет 35 млн. долл.
Чистая прибыль при внедрении технологии ПУТ на
новой доменной печи составит 1868964000 грн/год,
период окупаемости агрегата уменьшится до 2,5 лет
за счет уменьшения расхода кокса.
Технология рециркуляции колошниковых газов
является перспективным методом уменьшения вы-
бросов парниковых газов в доменном производ-
стве, но необходимость работы печи на кислород-
ном дутье в количестве не менее 900 м3/т чугуна
даже при уровне экономии кокса 25 % делает дан-
ный метод производства чугуна экономически не-
целесообразным. Также данную технологию имеет
смысл внедрять только на новых доменных печах
полезным объемом не менее 3200 м3, а амортиза-
Технологическая схема производства чугуна – Hisarna и комплекс FinexРис. 2.
Таблица 1
Калькуляция себестоимости производства чугуна в доменной печи
Название Количество, т Цена, грн/т Сумма, грн
Агломерат, кг/т 1690 810 1368,9
Кокс, кг/т 529,5 8069 4268,5
Окатыши, кг/т 8,7 2050 17,83
Флюс, кг/т 6 200 1,2
Общезаводские расходы, грн/т 674
Всего, грн/т 6330,43
Рыночная цена чугуна, грн/т 6744 = 250 $
Чистая прибыль при годовом
производстве 1,2 млн т. чугуна, грн
496284000
Период окупаемости, лет 5,8
32 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4-5 (287-288) ’2017
2017 г. стоимость электроэнергии в Украине состав-
ляет 0,714 грн/кВт∙ч (минимальный тариф).
Согласно данным [3] комплекс Finex производит
145 МВт∙ч электроэнергии, используя газ из системы
Finex (Finex off-gas), газ коксохимического и доменно-
го производств.
Таким образом, прибыль от производства элек-
троэнергии составит: 145000 кВт∙ч ∙ 0,714 грн =
= 103530 грн/час.
Годовой доход от реализации электроэнергии со-
ставит 906922800 грн. Производительность агрегата
HIsarna – 1 млн. т чугуна в год.
В технологической схеме производства чугу-
на комплексом HIsarna предполагается производ-
ство электроэнергии с прореагировавшего в рабо-
чем пространстве газа. Согласно данным компании
RioTinto [4], производство электроэнергии на пред-
приятии в Иджмуйдене (Нидерланды) составляет
около 90 МВт∙ч.
Значительный период окупаемости агрегата
HIsarna связан с необходимостью работы агрегата
на чистом кислородном дутье в количестве 970 м3
на тонну чугуна, при рыночной стоимости 1 м3 (95 %)
кислорода на уровне 3,5-4 грн. Результаты калькуля-
ции представлены в табл. 3.
Следует отметить, что действующий расчет не
включает расходы на реализацию продукции и нало-
говое обложение.
Поскольку при производстве чугуна в агрегатах
жидкофазного восстановления отсутствует потреб-
ность в подготовке шихтовых материалов, целесо-
образным будет рассчитать выбросы парниковых
газов при внедрении технологий жидкофазного вос-
становления в сравнении с производством чугуна в
доменной печи в комплексе с выбросами СО2 при
подготовке шихтовых материалов (агломерация, кок-
сование).
Расчет выбросов СО2 при агломерации и коксова-
нии проводился по формулам [5] (2-3):
где 3,67 – количество диоксида углерода, образую-
щегося при полном сжигании 1 т углерода, т/т; С –
содержание углерода в рабочей массе топлива, %;
В – расход натурального топлива за расчетный пери-
од, т; 3g – потери теплоты от химической неполноты
сгорания топлива, %; 4g – потери теплоты от механи-
ческой неполноты сгорания топлива, %.
Потери теплоты от химической и механической
неполноты сгорания топлива приняты на уровне 3 и
9 % соответственно.
где Q = количество кокса, производимого на предпри-
ятии, т; EF = коэффициент выбросов, т. СО2/т кокса.
Результаты исследования. Результаты расчетов
выбросов СО2 при производстве чугуна на различных
технологических агрегатах и сопутствующая себесто-
имость производства представлены в табл. 4.
Согласно данным представленным в табл. 4, рас-
считаны годовые выбросы парниковых газов при про-
изводстве чугуна в Украине на различных техноло-
гических агрегатах. Данный рисунок демонстрирует
существенную разницу в экологической безопасно-
сти производства на новых агрегатах в сравнении с
Таблица 2
Калькуляция себестоимости производства чугуна в комплексе Finex
Название компонента Количество, т Цена, грн/т Сумма, грн
Железная руда 1850 590 1091,5
Кокс, кг/т 156 8069 1258,764
Уголь, кг/т 725 2400 1740
Флюс, кг/т 4,9 200 9,8
Дутье (кислород 95 %), м3 450 3,5 грн/м3 1575
Общезаводские расходы, грн/т 550
Всего, грн/т 6225,064
Рыночная стоимость чугуна, грн/т 6744 = 250 $
Чистая прибыль при производстве 2 млн. т чугуна в год 1037872000
Период окупаемости, лет 8,3 года
Таблица 3
Калькуляция себестоимости чугуна в агрегате
HIsarna
Название
компонента
Количество,
т
Цена,
грн/т
Сумма,
грн
Железная руда,
кг/т 1857 590 1095,63
Уголь, кг/т 925 2400 2200
Флюс, кг/т 150 200 30
Дутье
(кислород 95 %), м3 970 3,5 грн/м3 3395
Общезаводские
расходы, грн/т 450
Всего, грн/т 7170,63
Рыночная цена
чугуна, грн/т 6744 = 250 $
Чистая прибыль
при производстве
1 млн. т чугуна в
год
153134000
Период
окупаемости, лет 18,9
(2)
×
×
⋅=E Q EF (3)
33МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4-5 (287-288) ’2017
1. Бабкин Д. Г. Развитие методов расчета процесса РОМЕЛТ и его моделирование с целью совершенствования техноло-
гии : дис. – М.: Моск. гос. ин-т стали и сплавов (технол. ун-т), 2004.
2. Воденников С. А., Аносов В. Г., Лаптев Д. А. Анализ эффективности доменной плавки с заменой кокса пылеугольным
допливом // Металлургия. – 2012. – № 28.
3. Beyond energy, Better life. URL: http://www.poscoenergy.com/renew/_service/main.asp.
4. Rio Tinto. URL: http://www.riotinto.com.
5. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Best Available Techniques Reference Document on the Production of Iron
and Steel, European IPPC Bureau, Dec 2001, p. 122.
6. Harry Croezen, Marisa Korteland «Technological developments in Europe». A long-term view of CO2 efficient manufacturing
in the European region Delft, CE Delft, June 2010, 87 p.
ЛИТЕРАТУРА
Таблица 4
Суммарные выбросы парниковых газов при производстве чугуна на различных технологических
агрегатах при производстве 1 млн. чугуна
Технологии
Суммарные выбросы СО2 при производстве
годового объема чугуна, учитывая стадии
подготовки сырья, т. СО2
Себестоимость
производства чугуна,
грн/т
Finex 1860000 6225,064
Доменная печь с системой подачи ПУТ 2577211 5186,53
HIsarna 1320000 7170,63
Доменная печь 2373051 6330,43
Доменная печь с системой
рециркуляции колошникових газов 1696851 7909,325
доменным процессом. Также ис-
пользование технологий улавлива-
ния и хранения СО2 в безопасном
для окружающей среды виде (CCS)
может существенно повысить эко-
логическую безопасность произ-
водства.
В настоящее время не все рас-
смотренные технологии готовы
к внедрению, комплекс Finex бу-
дет доступен к коммерциализа-
ции только после 2020 г., HIsarna,
в свою очередь, после 2025 г. [6].
Как раз в это время доменные печи
Украины с высокой вероятностью
достигнут 100 % амортизационного
уровня, что заставит производите-
лей существенно модернизировать
металлургическую отрасль Украи-
ны внедрением новых технологи-
ческих решений.
Выводы
Процесс расчета приоритизации доступных для
коммерциализации технологий позволил прийти к
следующим выводам:
– в результате чрезвычайно высокого уровня
амортизации на металлургических предприятиях
Украины, обновление основных фондов – это вопрос
времени, несомненным фактом является внедрение
радикально новых технологических решений по при-
чине высоких технико-экономических показателей в
сравнении со старым доменным процессом;
– согласно проанализированным технико-эконо-
мическим факторам, на территории Украины более
целесообразно внедрять технологии Finex и HIsarna,
которые полностью отвечают потребностям метал-
лургии 21 века и являются энергоэффективными
агрегатами для выплавки чугуна со значительным
уровнем экологической безопасности. Также данные
агрегаты не нуждаются в дополнительной стадии
подготовки сырья, что исключает необходимость мо-
дернизации коксохимов и агломерационных фабрик,
что существенно повысит период окупаемости при
внедрении данных технологий.
Выбросы парниковых газов при производстве 22,93 млн. т чугуна на раз-
личных технологических агрегатах (1 – без CCS, 2 – с CCS)
Рис. 3.
1
1
1
1
2 2 2 2
2
34 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4-5 (287-288) ’2017
1. Babkin D. G. (2004). Razvitie metodov rascheta protsessa ROMELT i ego modelirovanie s tsel’iu sovershenstvovaniia
tekhnologii [Development of methods calculation of ROMELT process and its modeling for the purpose of technology
improvement]. Candidate’s thesis. Moscow: Mosk. gos. in-t stali i splavov (tekhnol. un-t) [in Russian].
2. Vodennikov S. A., Anosov V. G., Laptev D. A. (2012). Analiz effektivnosti domennoi plavki s zamenoi koksa pyleugol’nym
toplivom [The analysis of efficiency of domain melting with coke replacement with coal-dust fuel]. Metallurgiia, vyp. 28
[in Russian].
3. Beyond energy, Better life. URL: http://www.poscoenergy.com/renew/_service/main.asp. [in English].
4. Rio Tinto. URL: http://www.riotinto.com. [in English].
5. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Best Available Techniques Reference Document on the Production of Iron
and Steel, European IPPC Bureau (Dec 2001), p. 122 [in English].
6. Harry Croezen, Marisa Korteland (June 2010). Technological developments in Europe. A long-term view of CO2 efficient
manufacturing in the European region Delft, CE Delft, 87 p. [in English].
REFERENCES
Проведено аналіз технологій виробництва чавуну за техніко-економічними та екологічними показниками з ціллю
максимально вигідного використання інвестиційних можливостей. Розрахунок матеріальних балансів проводився
за допомогою методу Рамма для доменного виробництва та комплексу Finex, а також моделі, раніше розробленої
для процесу Ромелт для розрахунку балансу технології HIsarna. Результати даної статі можливо використовувати при
виборі та пріоритизації нових технологічних рішень для істотної модернізації вітчизняної металургійної галузі.
Шатоха В. І., Cеменко С. О
Пріоритизація технологічних рішень для модернізації вітчизняної
металургійної промисловості
Анотація
Ключові слова Рідкофазне відновлення, модернізація, екологічна безпека, парникові гази, калькуляція.
Shatokha V., Semenko S.
Prioritization of technologies for the national steel industry modernizationSummary
It was conducted the analysis of technologies of pig iron production on economic and environmental indicators for the purpose
of the most beneficial use of investment opportunities. The calculation of material balances was performed using the method
of Ramm for domain process and Finex complex, HIsarna process was calculated using a previously developed model for the
Romelt process. The results of this article may be used for the selection and prioritization of new technological solutions for
the significant modernization of domestic steel industry.
Liquid-phase recovery, modernization, environmental safety, greenhouse gases, costing.Keywords
Поступила 03.05.17
|